Bài tập lớn thông tin di động IEEE 802.11bd 5G NR V2X – Sự phát triển của mạng truy nhập vô tuyến trong truyền thông V2X

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN DI ĐỘNG Đề tài IEEE 802 11bd 5G NR V2X – Sự phát triển của mạng truy nhập vô tuyến trong truyền thông.Vehicle to everything (V2X) – giao tiếp giữa xe cộ và vạn vật làm giảm đáng kể số vụ va chạm xe cộ, do đó giảm số trường hợp tử vong liên quan. Tuy nhiên lợi ích của V2X không chỉ giới hạn ở các ứng dụng an toàn. Các phương tiện có hỗ trợ V2X có thể quản lí giao thông tốt hơn dẫn đến phương tiện xanh hơn và chi phí nhiên liệu thấp hơn. Hệ thống giao thông thông minh (ITS) tạo thành các ứng dụng an toàn và phi an toàn cho phương tiện giao thông. Hiện nay, 2 công nghệ truy cập vô tuyến quan trọng (RAT) cho phép truyền thông V2X là giao tiếp phạm vi ngắn chuyên dụng (DSRC) và di động V2X (CV2X). DSRC được thiết kế chủ yếu hoạt đọng ở băng tần 5,9GHz đã được đánh giá cao ở nhiều quốc gia cho các ứng dụng ITS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ********** BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN DI ĐỘNG Đề tài: IEEE 802.11bd & 5G NR V2X – Sự phát triển mạng truy nhập vô tuyến truyền thông V2X Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Quang Vinh Sinh viên thực hiện: Nhóm Đào Thị Thu Giang 20172525 Lê Thị Mây 20172681 Vũ Quốc Bảo 20172424 Vũ Thị Thu Trang 20172859 Trần Công Thịnh 20172836 Hà Nội, 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN HIỆN NAY 2.1 Dedicated short range communications (Giao tiếp tầm ngắn chuyên dụng) 2.2 Cellular V2X (C-V2X) 2.2.1 V2X sử dụng giao diện vô tuyến 2.2.2 V2X sử dụng giao diện vô tuyến PC5 CHƯƠNG YẾU TỐ ĐỂ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ 3.1 Hiệu suất cơng nghệ có 3.1.1 DSRC 3.1.2 C-V2X 3.2 Các ứng dụng hỗ trợ tính chất chúng 3.3 Yêu cầu ứng dụng xe cộ tiên tiến CHƯƠNG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA IEEE 802.11P 11 4.1 Mục tiêu 11 4.2 Cơ chế 12 4.2.1 Midambles 12 4.2.2 Sự truyền lại 13 4.2.3 OFDM 14 4.2.4 Điều chế sóng mang kép 14 4.2.5 Các tính khác lớp PHY lớp MAC 14 4.2.6 Tần số sóng mmWave 15 4.2.7 Hoạt động đa kênh 16 4.2.8 Định vị xe 16 4.3 Thách thức 16 4.3.1 Khả kết hợp tương thích dự phịng 16 4.3.2 Sự tồn 18 4.4 Các dự án hiệu 19 4.5 So sánh với IEEE 802.11P 20 CHƯƠNG RADIO THẾ HỆ MỚI NR-V2X: SỰ TIẾN HÓA CỦA C-V2X 22 5.1 Mục tiêu 22 5.2 Một số thuật ngữ 23 5.2.1 Các chế độ sidelink NR-V2X 23 5.2.2 Unicast, Groupcast Broadcast 24 5.3 Cơ chế 25 5.3.1 Sử dụng NR Numerologies 25 5.3.2 Lập lịch slot, mini-slot multislot 26 5.3.3 Ghép kênh PSCCH PSSCH 26 5.3.4 Phản hồi sidelink 27 5.3.5 Các chế độ phụ NR Sidelink mode 27 5.4 Thách thức 28 5.4.1 Sự tồn song song C-V2X NR V2X 28 5.4.2 Tồn thông qua giao tiếp giai đoạn 30 5.5 Kế hoạch hiệu suất 30 5.6 So sánh với C-V2X 31 CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ VỀ QUẢN LÝ PHỔ 32 6.1 Khả tương tác C-V2X DSRC 32 6.2 Tồn đồng thời với Wifi 32 6.3 Nhiễu ảnh hưởng từ dải phát xạ bên 32 CHƯƠNG KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Chèn Midambles để cải thiện kích thước kênh 12 Hình 2: Định dạng khung để truyền lại 802.11bd 13 Hình 3: Khả tương tác thông qua bổ sung liệu 802.11bd 17 Hình 4: Khả tương tác thông qua bit chẵn/lẻ a Ý tưởng b Triển khai 18 Hình 5: Định dạng khung để tồn 802.11p – 802.11bd 19 Hình 6: Các kiểu giao tiếp NR - V2X 24 Hình 7: Ghép kênh PSCCH PSSCH C-V2X NR V2X a Ghép kênh C-V2X b Ghép kênh NR V2X 26 Hình 8: Cảm biến ngắn hạn dài hạn NR V2X NR V2X sử dụng lập lịch mini-slot để bắt đầu việc truyền đầu tín hiệu OFDM 28 Hình 9: Cơ chế tiền sử dụng NR V2X 30 Hình 10: Ảnh hưởng Wi-Fi kênh lân cận đến hiệu suất chế độ C-V2X 32 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Tổng hợp từ viết tắt Bảng 2: Yêu cầu QoS 10 Bảng 3: So sánh 802.11p 802.11bd 21 Bảng 4: So sánh tính C-V2X NR V2X 31 Bảng 5: So sánh IEEE 802.11bd & NR V2X 33 CHƯƠNG GIỚI THIỆU Vehicle to everything (V2X) – giao tiếp xe cộ vạn vật làm giảm đáng kể số vụ va chạm xe cộ, giảm số trường hợp tử vong liên quan Tuy nhiên lợi ích V2X khơng giới hạn ứng dụng an tồn Các phương tiện có hỗ trợ V2X quản lí giao thơng tốt dẫn đến phương tiện xanh chi phí nhiên liệu thấp Hệ thống giao thông thông minh (ITS) tạo thành ứng dụng an toàn phi an tồn cho phương tiện giao thơng Hiện nay, công nghệ truy cập vô tuyến quan trọng (RAT) cho phép truyền thông V2X giao tiếp phạm vi ngắn chuyên dụng (DSRC) di động V2X (C-V2X) DSRC thiết kế chủ yếu hoạt đọng băng tần 5,9GHz đánh giá cao nhiều quốc gia cho ứng dụng ITS Mặt khác, C-V2X hoạt động băng tần 5.9GHz nhà cung cấp dịch vụ di động cấp phép DSRC dựa tiêu chuẩn IEEE 802.11p cho lớp vật lí (PHY) kiểm sốt truy nhập trung bình (MAC) DRSC sử dụng giao thức MAC đơn giản có đặc điểm tốt có khả hoạt động phân tán Tuy nhiên việc áp dụng DSRC phương tiện giao thông bị trì hỗn khả mở rộng thách thức giao tiếp môi trường có tính di động cao gây Trong đó, dự án đối tác hệ thứ (3GPP) (là hợp tác nhóm hiệp hội viễn thông, nhằm tạo tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống điện thoại di động hệ thứ 3) phát triển CV2X – RAT dựa mạng 4G (LTE) cho phép phương tiện có khả CV2X hoạt động theo cách phân tán khơng có sở hạ tầng di động, tận dụng sở hạ tầng để phân bố nguồn lực hiệu phương tiện hoạt động phạm vi phủ sóng Các tài liệu nghiên cứu cho thấy C-V2X mang lại lợi hiệu suất so với DSRC link budget (là độ lợi tổn hao trình thu phát), khả chống nhiễu cao có khả phục hồi với đường truyền khơng có tầm nhìn thằng (non-LOS) Hơn nữa, nghiên cứu DRSC C-V2X hỗ trợ cách đáng tin cậy ứng dụng an toàn yêu cầu độ trễ end to end khoảng 10ms miễn mật độ xe cộ không cao Tuy nhiên yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) trường hợp sử dụng V2X trở nên chặt chẽ (bao gồm ứng dụng nâng cao V2X) phương pháp chưa cung cấp hiệu suất mong muốn Để giảm khoảng cách hiệu suất DSRC C-V2X hỗ trợ chế độ hoạt động bổ sung tăng thông lượng cung cấp, đề tài có tên IEEE 802.11 Next Genaration V2X phát triển vào năm 2018 NR V2X dự kiến hỗ trợ ứng dụng nâng cao V2X đảm bảo yêu cầu QoS nghiêm ngặt nhiều so với ứng dụng C-V2X Một số nghiên cứu cho thấy độ trẽ thấp đạt 3ms độ tin cậy 99.999% Về mục tiêu thiết kế, 802.11bd NR V2X có điểm đồng là: cải thiện độ tin cậy dịch vụ cung cấp, giảm độ trễ đầu cuối hỗ trợ ứng dụng yêu cầu thông lượng cao Mặt khác 3GPP không áp đặt ràng buộc tương tự NR V2X Xe trang bị NR V2X giao tiếp với thiết bị C-V2X Tuy nhiên, giao tiếp thực thơng qua hệ thống radio kép (dual-radio) – bên dùng cho C-V2X bên lại dùng cho NR IEEE 802.11bd NR V2X công nghệ đại phát triển Dưới số đặc điểm chức có khả đưa vào tiêu chuẩn cuối hai công nghệ trên: + Đưa tóm tắt ngắn gọn mục tiêu 802.11bd NR V2X, mô tả chi tiết cải tiến quan trọng thực cho DSRC C-V2X trình phát triển 802.11bd NR V2X tương ứng + Chi tiết thách thức gặp phải trình thiết kế RAT giải pháp tiềm chúng + Dự báo hiệu suất 802.11bd NR V2X + Một số rào cản việc khai thác quản lí cơng nghệ V2X Bảng tổng hợp số từ viết tắt Thuật ngữ DSRC 802.11p thay cho Từ viết tắt Hĩnh thức đầy đủ 3GPP 3rd Generation Partnership Project BCC Binary Convolutional Coding C-V2X Cellular Vehicle-to-Everything DMRS Demodulation Reference Signals DSRC Dedicated Short Range Communications FCC Federal Communications Commission FDM Frequency Division Multiplexing ITS Intelligent Transporartion Systems LDPC Low Density Parity Check LTE Long Term Evolution MAC Medium Access Control (layer) MCS Modulation and Coding Scheme NLOS Non line-of-sight OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PDR Packet Delivery Ratio PHY Physical (layer) PSCCH Physical Sidelink Control Channel PSFCH Physical Sidelink Feedback Channel PSSCH Physical Sidelink Shared Channel QAM Quadrature Amplitude Modulation QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying RAT Radio Access Technology SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access TDM Time Division Multiplexing UE User Equipment U-NII Unlicensed National Information Infrastructure V2X Vehicel-to-Everything Bảng 1: Tổng hợp từ viết tắt CHƯƠNG CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN HIỆN NAY 2.1 Dedicated short range communications (Giao tiếp tầm ngắn chuyên dụng) Theo truyền thống, tiêu chuẩn Wifi phát triển cho ứng dụng có tính di động thấp Tuy nhiên DSRC thiết kế cho mạng xe cộ có đặc điểm tính di động cao, cải tiến đưa để làm cho DSRC phù hợp với mơi trường Ở lớp vật lí, DSRC ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) với băng thơng khoảng 10MHz Do đó, so sánh với Wifi khoảng cách sóng mang phụ DSRC giảm lần Ở lớp MAC (Datalink), giao thức sử dụng đa truy nhập cảm nhận sóng mang (CSMA – Carrier Sense Multiple Access) Giao thức CSMA / CA hoạt động sơ đồ "lắng nghe trước nói chuyện" (listen before talk) Để truyền gói, trạm phải cảm nhận phương tiện phải đảm bảo phương tiện khơng hoạt động khoảng thời gian không gian liên khung DCF (DIFS) định trước truyền Nếu trạm có gói tin để truyền ban đầu cảm thấy phương tiện bận, sau trạm đợi phương tiện trở nên nhàn rỗi khoảng thời gian DIFS, sau chọn "bộ đếm ngược" ngẫu nhiên để xác định khoảng thời gian trạm phải đợi phép truyền Tuy nhiên, khơng có dự phịng theo cấp số nhân (Exponential back-off) DRSC, tức tham số Contention Window sử dụng giao thức MAC dựa tranh chấp cố định mà khoogn thay đổi, lí sau: i DSRC thiết kế chủ yếu cho hệ thống dựa broadcast, khơng có khung ACK báo nhận cho bên phát ii Việc lùi theo cấp số nhân dẫn đến kích thước cửa sổ Contention Window, dẫn đến thời gian trễ tăng lên Exponential Backoff : thuật tốn tính tốn thời gian đợi lần retries theo hàm luỹ kế để việc thực gửi lại request hiệu Ví dụ lần retries thứ đợi 1s, lần retries thứ đợi 2s, lần thứ đợi 4s Tức thời gian đợi sau lần retries không cố định mà tăng theo hàm luỹ kế Và theo thống kê, làm theo cách mang lại hiệu sau: giảm tải server, loại bỏ request lãng phí, trước retries lại phía server giải xong lỗi 2.2 Cellular V2X (C-V2X) Cellular V2X RAT phát triển bới GPP Rel.14 Người dùng CV2X hưởng lợi từ việc tận dụng sở hạ tầng di động phổ biến có Tuy nhiên, khơng phảo lúc dựa vào sẵn có sở hạ tầng Tuy nhiên CV2X xác đinh chế độ truyền cho phéo truyền thông trực tiếp V2X cách sử dụng kênh liên kết phụ giao diện PC5 PC5: định nghĩa giao diện kết nối D2D (device to device) hai UE (bao gồm mơ hình kết nối 1:1, 1:n) PC5 dành cho kết nối D2D trực tiếp lớp 2, khơng có hỗ trợ hạ tầng mạng Các thủ tục thiết lập kết nối trình bày chi tiết phần sau Cấu trúc tài nguyên tần số thời gian C-V2X tương tự LTE, tức đơn vị phân bổ thời gian nhỏ khung (1ms bao gồm 14 kí tự OFDM) gồm 12 sóng mang rộng 15 KHz (tổng băng thơng 180KHz) Trong sóng mang phụ OFDM, thiết bị C-V2X truyền cách sử dụng khóa dịch chuyển pha cầu phương (QPSK) sử dụng phương thức điều chế 16 QAM Tuy nhiên ngồi kí tự liệu C-V2X cịn truyền thơng tin điều khiển thơng tin tham chiếu Tín hiệu tham chiếu giải điều chế (DMRS) tín hiệu vậy, sử dụng để ước lượng kênh Trong mạng LTE, ký hiệu DMRS chèn vào hai số mười bốn kí hiệu OFDM Tuy nhiên, C-V2X thiết kế cho mơi trường có tính di động cao, bốn kí hiệu DMRS chèn vào khung phụ C-V2X Cơ chế DCM chứng minh mang lại lợi nhuận gấp lần, 0.6 dB MCS 0, MCS MCS 2, tương ứng 802.11a DCM sử dụng 802.11bd tình tồn thiết bị 802.11bd cần giao tiếp với thiết bị 802.11bd khác Về mặt cải tiến thông lượng, việc chèn dấu trung gian vào ký hiệu liệu (xem Phần IV-B.1), thơng lượng cho thấy tăng gấp đơi cách sử dụng mã trung bình LDPC 20 Kênh MHz trường hợp NLOS đường cao tốc Việc tăng gấp đôi thông lượng quan sát tỷ lệ tín hiệu nhiễu lớn (SNR) với giá trị ( > 20 dB), dễ dàng đạt trường hợp mà khoảng cách xe nhỏ - trường hợp điển hình cho ứng dụng thơng lượng cao Hiệu suất đầy hứa hẹn thu liên kết máy phát - máy thu, thảo luận trên, kỳ vọng chuyển thành cấp hệ thống có hiệu suất tốt Tuy nhiên, với phát triển 802.11bd tại, hiệu suất thực tế toàn hệ thống chưa chứng minh 4.5 So sánh với IEEE 802.11P Bảng tóm tắt khác biệt tính / chế 802.11p 802.11bd Đặc điểm 802.11p 802.11bp Băng tần mở rộng đài 5.9 GHz 5.9 GHz & 60 GHz BCC LDPC phát Mã hóa kênh 20 Truyền lại Khơng có Phụ thuộc tắc nghẽn Các biện pháp đối phó với Khơng có Trung bình thay đổi Doppler 312.5 KHz, 156.25 KHz, Khoảng cách sóng mang 156.25 KHz 78.125 KHz phụ Tốc độ tương đối cho phép 252 Kmph 500 Kmph Dòng không gian Vô số Một Bảng 3: So sánh 802.11p 802.11bd 21 CHƯƠNG RADIO THẾ HỆ MỚI NR-V2X: SỰ TIẾN HÓA CỦA C-V2X 5.1 Mục tiêu Mục nghiên cứu NR - V2X mục tiêu thiết kế NR - V2X để thay C-V2X, mà để bổ sung C-V2X việc hỗ trợ trường hợp sử dụng mà C-V2X hỗ trợ Vì C-V2X tiêu chuẩn hóa việc triển khai thương mại tiến hành, có khả C-V2X NR - V2X tồn khu vực địa lý, nơi phương tiện có khả sử dụng C-V2X NR - V2X Trong trường hợp vậy, trường hợp sử dụng hỗ trợ cách đáng tin cậy cách sử dụng quy trình C- V2X, trường hợp sử dụng cịn lại sử dụng quy trình NR - V2X Hơn nữa, số trường hợp sử dụng yêu cầu truyền phát sóng, trường hợp khác phân vùng phương tiện hỗ trợ hiệu cách truyền thông báo đến nhóm nhỏ phương tiện cụ thể (UE) Trên thực tế, số trường hợp, 3GPP nhận thấy lợi ích việc truyền gói tin tới phương tiện (UE) Để hỗ trợ trường hợp sử dụng vậy, hai kiểu giao tiếp Unicast Groupcast, đưa vào NR - V2X Giống IEEE 802.11bd, NR - V2X xem xét việc sử dụng băng tần mmWave cho ứng dụng V2X, đặc biệt cho ứng dụng yêu cầu phạm vi ngắn thông lượng từ cao đến cao Tuy nhiên, xét dịng thời gian có hạn Rel 16 (dự kiến chuẩn hóa vào tháng 12 năm 2019), hoạt động NR - V2X mmWave loại bỏ ưu tiên Mục nghiên cứu Mục Nghiên cứu NR - V2X phác thảo mục tiêu sau: • Thiết kế liên kết phụ nâng cao: Thiết kế lại thủ tục liên kết phụ để hỗ trợ ứng dụng V2X nâng cao • Cải tiến giao diện Uu: Xác định cải tiến giao diện NR - Uu để hỗ trợ ứng dụng V2X nâng cao 22 • Phân bổ / cấu hình liên kết phụ dựa giao diện Uu: Xác định cải tiến cho cấu hình / phân bổ tài nguyên liên kết phụ giao diện NR - Uu • RAT / Lựa chọn giao diện: Nghiên cứu chế để xác định giao diện tốt (trong số liên kết phụ LTE, liên kết phụ NR • Quản lý QoS: Nghiên cứu giải pháp đáp ứng yêu cầu QoS giao diện radio khác • Tồn chung: Nghiên cứu khả thi giải pháp kỹ thuật để C-V2X NR V2X tồn thiết bị nhất, gọi tồn thiết bị 5.2 Một số thuật ngữ 5.2.1 Các chế độ sidelink NR-V2X Giống C-V2X, NR - V2X xác định hai chế độ liên kết phụ Các NR - V2X sidelink mode định nghĩa chế cho phép truyền thông xe cộ trực tiếp phạm vi phủ sóng gNodeB Trong chế độ này, gNodeB phân bổ tài nguyên cho UE Mặt khác, chế độ liên kết phụ NR - V2X sidelink mode hỗ trợ phương tiện giao thông trực tiếp trường hợp ngồi vùng phủ sóng Để so sánh trực tiếp với 802.11bd, phần lại phần này, chúng tơi giới hạn thảo luận chế độ liên kết phụ NR - V2X 23 5.2.2 Unicast, Groupcast Broadcast Hình 6: Các kiểu giao tiếp NR - V2X Trong truyền đơn hướng NR - V2X, quy trình truyền UE có UE thu liên kết với Mặt khác, chế độ groupcast sử dụng UE truyền muốn giao tiếp với nhiều UE thu, tập hợp cụ thể UE vị trí cận kề Cuối cùng, truyền quảng bá cho phép UE giao tiếp với tất UE phạm vi truyền Các kiểu giao tiếp minh họa Hình Lưu ý C-V2X cung cấp hỗ trợ cho việc truyền phát quảng bá Một UE có nhiều kiểu giao tiếp hoạt động đồng thời Ví dụ: UE liên kết với UE thành viên phạm vi cách sử dụng chế độ phát nhóm, sử dụng chế độ phát sóng để truyền thơng báo định kỳ khác tới UE không thuộc phạm vi hiển thị Hình Khi gói tin đến UE truyền, giả định lớp cao thơng báo liệu gói tin phải gửi chế độ unicast, groupcast hay broadcast Lưu ý chế độ truyền xác định truyền thông LTE D2D Tuy nhiên, việc xác định gói unicast, groupcast broadcast thực Layer-2 Vì vậy, lớp PHY UE ln phải giải mã gói tin gửi lên lớp cao Để giảm gánh nặng giải mã tất gói nhận, NR - V2X xác định chế độ truyền lớp 24 PHY Do đó, gói thuộc chế độ unicast groupcast, UE khơng tham gia khơng cần phải giải mã tồn gói 5.3 Cơ chế NR V2X xác định tính chế bắt nguồn từ NR (được định nghĩa 3GPP Rel 15) Trong hầu hết trường hợp, giải pháp đường sở cho thiết kế coi xác định NR, cải tiến cụ thể V2X [39] Trong tiểu mục này, chúng tơi liệt kê chìa khóa cải tiến mà trải qua thiết kế NR V2X 5.3.1 Sử dụng NR Numerologies Hỗ trợ phép toán số phức tạp tính giới thiệu 3GPP Rel 15 Trái ngược với khoảng cách sóng mang phụ cố định sử dụng LTE, NR hỗ trợ khoảng cách sóng mang phụ khác nhau, bội số khoảng cách sóng mang phụ LTE, tức 15 kHz Khoảng cách sóng mang phụ 15, 30 60 kHz hỗ trợ cho NR V2X GHz (tức là, Dải tần số 1, FR1), 60 120 kHz hỗ trợ cho dải tần GHz (tức FR2) [41] Việc sử dụng khoảng cách sóng mang phụ cao tạo điều kiện giảm độ trễ Giả sử UE yêu cầu khe cho trình truyền nó, thời gian truyền UE giảm khoảng cách sóng mang phụ tăng lên Lưu ý thuật ngữ ''khe'' ''khung con'' giữ ý nghĩa khác NR V2X NR xác định thời lượng tương ứng với 14 ký hiệu OFDM dạng khe, khung có thời lượng cố định 1ms Ngoài ra, khoảng cách sóng mang phụ tăng lên, kích thước kênh phụ (nhớ lại kênh phụ nhóm RBS liền kề tin nhắn, ví dụ, điều khiển liệu, phù hợp) tăng lên Do đó, số lượng kênh phụ miền tần số khe định giảm UE truyền khe định Điều giúp giảm thiểu vấn đề bán song công Hơn nữa, thời lượng khe nhỏ khoảng cách sóng mang phụ cao hơn, biến thể khe nhỏ hơn, cần ký tự DMRS khe để ước tính kênh 25 5.3.2 Lập lịch slot, mini-slot multislot Trong LTE C-V2X, thời gian truyền kết hợp chặt chẽ với thời gian khung con, tức tất UE truyền cho khoảng thời gian khung (1ms) Tuy nhiên, UE có lượng nhỏ liệu để gửi, chứa 14 ký hiệu OFDM, việc phân bổ tồn khe cho việc truyền tài ngun khơng hiệu Thứ hai, gói đến UE để truyền, UE phải đợi đầu khe bắt đầu truyền Lập lịch dựa khe hỗ trợ theo mặc định NR V2X 5.3.3 Ghép kênh PSCCH PSSCH Trong C-V2X, PSCCH PSSCH ghép tần số (xem hình 7a) Các nhược điểm cách tiếp cận máy thu phải đệm thơng điệp cho tồn khung phụ giải mã thông điệp phần cuối khung phụ Điều chứng minh không hiệu NR V2X hạn chế độ trễ chặt chẽ số thông điệp định Để giải vấn đề này, 3GPP xem xét ghép kênh PSCCH PSSCH thời gian NR V2X, tức là, PSCCH truyền đầu tiên, việc truyền PSSCH Đây minh họa hình 7b, việc sử dụng tài nguyên đánh dấu '' Idle / PSSCH '' xem xét để chế độ không hoạt động sử dụng cho việc truyền PSSCH Hình 7: Ghép kênh PSCCH PSSCH C-V2X NR V2X a Ghép kênh C-V2X b Ghép kênh NR V2X 26 5.3.4 Phản hồi sidelink Đối với truyền thông unicast groupcast, độ tin cậy cải thiện UE nguồn truyền lại gói tin việc nhận khơng thành cơng UE q trình truyền Mặc dù C-V2X cung cấp hỗ trợ cho việc truyền lại, tái truyền mù, tức là, nguồn UE, cấu hình, tái truyền mà khơng biết q trình truyền ban đầu nhận UE xung quanh Tái truyền mù tài nguyên không hiệu lần truyền thành công Việc truyền lại mù không hiệu cần nhiều hai lần truyền cho yêu cầu độ tin cậy định Hơn nữa, UE nguồn có quyền truy cập vào thơng tin trạng thái kênh UE đích nó, điều tận dụng để điều chỉnh tham số truyền dẫn MCS Để tạo điều kiện cho hai cải tiến, ví dụ, cho phép truyền lại dựa phản hồi mua lại thông tin trạng thái kênh, NR V2X giới thiệu kênh phản hồi kênh phản hồi sidelink vật lý (PSFCH) [43] Cải tiến lớp vật lí Ngồi tính trên, NR V2X bao gồm nhiều cải tiến khác lớp PHY, hầu hết số thừa hưởng từ NR Chúng bao gồm việc sử dụng mã hóa LDPC, MCS bậc cao bao gồm 64-QAM, số ký tự DMRS linh hoạt khe 5.3.5 Các chế độ phụ NR Sidelink mode Không giống chế độ liên kết phụ C-V2X 4, nơi khơng có chế độ phụ, 3GPP bắt đầu đánh giá bốn chế độ phụ chế độ liên kết phụ NR V2X Các chế độ phụ sau: • Chế độ (a): Mỗi UE tự động lựa chọn tài nguyên Chế độ tương tự chế độ liên kết phụ C-V2X • Chế độ (b): UE hỗ trợ UE khác thực lựa chọn tài nguyên Các UE cung cấp hỗ trợ UE nhận, mà khả thơng báo cho UE phát nguồn lực ưu tiên cách sử dụng PSFCH • Chế độ (c): Trong chế độ phụ này, UE sử dụng khoản trợ cấp liên kết phụ cấu hình trước để truyền thông điệp chúng Chế độ phụ tạo điều 27 kiện thông qua thiết kế mơ hình hai chiều thời gian-tần mơ tả [46] • Chế độ (d): UE chọn tài nguyên cho UE khác Hình 8: Cảm biến ngắn hạn dài hạn NR V2X NR V2X sử dụng lập lịch mini-slot để bắt đầu việc truyền đầu tín hiệu OFDM 5.4 Thách thức 5.4.1 Sự tồn song song C-V2X NR V2X Các phương tiện trang bị C-V2X dự kiến đường sớm [40] Xét phương tiện thường có tuổi thọ nhiều thập kỷ [54], NR V2X có khả phải tồn với C-V2X Tuy nhiên, NR V2X khơng tương thích ngược với C-V2X [39] Sự khơng tương thích bắt nguồn từ, số yếu tố khác, việc sử dụng nhiều phép toán NR V2X Thiết bị C-V2X hoạt động khoảng cách sóng mang phụ 15 kHz, khơng thể giải mã tin nhắn truyền khoảng cách 30 60 kHz Do đó, phương tiện trang bị module hai 28 công nghệ, tức là, C-V2X NR V2X, bắt buộc phải thiết kế chế tồn hiệu [39] Để C-V2X NR V2X tồn tại, mục nghiên cứu NR V2X [39] xem xét kịch ''khơng đồng kênh'', tức kịch C-V2X NR V2X hoạt động kênh khác Hai cách tiếp cận sử dụng tồn không đồng kênh [55]: i) ghép kênh phân chia tần số (FDM), ii) ghép kênh phân chia thời gian (TDM) Lưu ý TDM hạn phần gây hiểu lầm bối cảnh khơng nguồn tài nguyên C-V2X NR V2X trực giao thời gian, mà chúng trực giao tần số 5.4.1.1 Phương pháp tiếp cận FDM Trong cách tiếp cận này, việc truyền hai RAT chồng chéo thời gian Cách tiếp cận thuận lợi khơng cần phải đồng hóa thời gian chặt chẽ module C-V2X NR V2X Tuy nhiên, sử dụng hai đàm khác (một cho C-V2X cho NR V2X), kênh định gần không đủ cách xa nhau, rị rỉ phát xạ ngồi băng tần từ đầu cuối vô tuyến làm giảm việc tiếp nhận thiết bị đầu cuối vô tuyến khác Hơn nữa, hai RAT hoạt động băng tần (ví dụ: băng tần ITS 5,9 GHz), tổng cơng suất phát xe bị hạn chế giới hạn quy định phải chia hai RAT, ảnh hưởng đến yêu cầu QoS ứng dụng V2X 5.4.1.2 Phương pháp tiếp cận TDM Trong tiếp cận, việc truyền hai RAT xảy kênh truyền khác khoảng thời gian khác Lợi phương pháp công suất truyền tối đa cho phép sử dụng hai cơng nghệ giao diện truyền thời điểm Hơn nữa, khơng có rị rỉ khắp kênh truyền Tuy nhiên, phương pháp TDM bất lợi cho trường hợp sử dụng độ trễ quan trọng giao diện NR V2X tắt gói tin nhạy cảm với độ trễ tạo xe Ngoài ra, phương pháp TDM đặt hạn chế nghiêm trọng đồng hóa thời gian C-V2X NR V2X 29 5.4.2 Tồn thông qua giao tiếp giai đoạn Hãy xem xét kịch mà giao thông định kỳ không định kỳ chia sẻ nhóm tài ngun thơng điệp ưu tiên cao đến UE tất nguồn tài nguyên ngân sách độ trễ gói bảo vệ giao thơng định kỳ có mức ưu tiên thấp Sử dụng chế sử dụng trước, UE sử dụng số tài nguyên ban đầu danh riêng UE khác cho lưu lượng ưu tiên thấp minh họa hình Ý định UE để sử dụng trước lưu lượng truy cập giao tiếp thông qua việc sử dụng thông điệp báo ưu tiên trước (PI) thơng điệp gửi nhóm tài nguyên nhôm tài nguyên chuyên dụng dành cho truyền thơng điệp PI Hơn nữa, thơng điệp PI lặp lặp lại để tăng độ tin cậy để giảm thiểu vấn đề bán song cơng Hình 9: Cơ chế tiền sử dụng NR V2X 5.5 Kế hoạch hiệu suất Kết tìm kiếm [61] tăng hiệu suất lớn đạt khoảng cách sóng mang phụ 60 kHz so với khoảng cách 15 kHz sử dụng CV2X Những lợi ích rõ ràng vận tốc tương đối cao (280, 500 kmph) Ví dụ, 500 kmph, sử dụng tín hiệu DMRS/khe điều chế QPSK, mã tăng dB đạt cho BLER 10-2 Để bao phủ khoảng cách lớn, sử dụng khoảng 30 cách sóng mang phụ 60 kHz yêu cầu tiền tố chu kỳ mở rộng, thêm vào thông tin liên lạc cao Do đó, cách tận dụng khoảng cách sóng mang phụ lớn có nhờ sử dụng số NR linh hoạt, NR V2X vượt trội đáng kể so với C-V2X 5.6 So sánh với C-V2X Bảng tóm tắt khác biệt tính năng/cơ chế C-V2X NR V2X Feature C-V2X NR V2X Comm, types Broadcast Broadcast, Groupcast, Unicast MCS Rel 14: QPSK, 16 QAM, QPSK, 16-QAM, 64 QAM Rel 15: 64-QAM Waveform SC-FDMA OFDM Re-transmissions Blind HARQ Feedback channel - PSFCH Control & data FDM TDM DMRS Four/sub-frame Flexible Sub-carrier spacing 15 kHz Sub-6 GHz: 15, 20 60Hz multiplexing mmWave: 60, 120 kHz Scheduling interval One sub-frame Slot, minislot or multi-slot Sidelink modes Modes & Modes & Sidelink sub-modes N/A Modes 2a, 2d Bảng 4: So sánh tính C-V2X NR V2X 31 CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ VỀ QUẢN LÝ PHỔ 6.1 Khả tương tác C-V2X DSRC C-V2X DSRC khơng tương thích với Do đó, số phương tiện sử dụng DSRC phương tiện khác sử dụng C-V2X, phương tiện khơng thể giao tiếp với - tình mà tiềm thực giao tiếp V2X đạt Để giải vấn đề này, số đề xuất [65] đề xuất rằng, vùng đồ họa địa lý định, quan quản lý phép cho phép công nghệ V2X (DSRC CV2X) hoạt động xe 6.2 Tồn đồng thời với Wifi Ở Mỹ Châu Âu, băng tần 5,9 GHz sử dụng cho hoạt động phụ giống Wi-Fi Bởi liên kết ứng dụng V2X địi hỏi độ tin cậy cao, cho phép hoạt động WiFi khơng có giấy phép chúng khơng gây nhiễu cho cơng nghệ V2X Vào thời điểm quan quản lý khu vực bắt đầu nghiên cứu khả tồn công nghệ WiFi V2X, DSRC công nghệ V2X phát triển 6.3 Nhiễu ảnh hưởng từ dải phát xạ bên ngồi Hiệu suất V2X RAT bị ảnh hưởng phát xạ dải từ dải lân cận Ở Hoa Kỳ, đầu băng tần 5,9 GHz băng tần Unlicensed National Information Infrastructure (U-NII), sử dụng thiết bị Wi-Fi để cung cấp mạng cục khơng dây Hình 10: Ảnh hưởng Wi-Fi kênh lân cận đến hiệu suất chế độ C-V2X 32 CHƯƠNG KẾT LUẬN Hai RAT cải tiến - 802.11bd NR V2X -là đại tu lớn so với tiền nhiệm tương ứng chúng dự kiến cải thiện đáng kể hiệu suất độ trễ, độ tin cậy thơng lượng Một số tính đáng ý 802.11bd NR V2X nêu Bảng Tính IEEE 802.11bd NR V2X Cơng nghệ IEEE 802.11n/ac 5G NR Lớp PHY OFDM SC-FDMA, OFDM Lớp MAC CSMA Mode 1: gNodeB scheduling Mode 2: Flexible sub-modes Khả tương tác Có Khơng khả tương thích ngược Co-channel Khơng tương thích ngược Hỗ trợ mmWave Có Có Bảng 5: So sánh IEEE 802.11bd & NR V2X Mặc dù hai RAT có chung số mục đích thiết kế, nguyên tắc thiết kế chúng phần lớn khác TGbd thiết lập để thiết kế lại công nghệ hai thập kỷ -802.11p -trong bao gồm tất cải tiến tạo nên tiêu chuẩn Wi-Fi gần đây, tức 802.11n/ac, phổ biến mạng ngày Trong làm vậy, ý đến khả tương thích ngược với 802.11p làm cho tiêu chuẩn phù hợp với mơi trường có tính di động cực cao Mặt khác, xây dựng NR 5G đỉnh, NR V2X tận dụng nhiều kỹ thuật biện pháp lớp PHY MAC tiên tiến NR V2X cho thấy dấu hiệu đầy hứa hẹn cải tiến tương đối so với cơng nghệ tiền nhiệm Thiết kế hai RAT song song cung cấp cho quan quản lý quốc gia nhà sản xuất ô tô hai tùy chọn để lựa chọn, dựa yêu cầu khu vực Tuy nhiên, việc áp dụng đồng thời hai RAT cải tiến (hoặc RAT trước chúng) khu vực địa lý dẫn đến vấn đề khó quản lý phổ khó khăn vận hành 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GAURANG NAIK, BIPLAV CHOUDHURY, JUNG-MIN PARK, IEEE 802.11bd & 5G NR V2X: Evolution of Radio Access Technologies for V2X Communications, IEEE Access, May 15, 2019 34 ... bị NR V2X giao tiếp với thiết bị C -V2X Tuy nhiên, giao tiếp thực thông qua hệ thống radio kép (dual-radio) – bên dùng cho C -V2X bên lại dùng cho NR IEEE 802.11bd NR V2X công nghệ đại phát triển. .. nguồn truy? ??n lại gói tin việc nhận khơng thành cơng UE trình truy? ??n Mặc dù C -V2X cung cấp hỗ trợ cho việc truy? ??n lại, tái truy? ??n mù, tức là, nguồn UE, cấu hình, tái truy? ??n mà khơng biết q trình truy? ??n... So sánh 802.11p 802.11bd 21 CHƯƠNG RADIO THẾ HỆ MỚI NR- V2X: SỰ TIẾN HÓA CỦA C -V2X 5.1 Mục tiêu Mục nghiên cứu NR - V2X mục tiêu thiết kế NR - V2X để thay C -V2X, mà để bổ sung C -V2X việc hỗ trợ